[發明專利]一種新型相變材料組合物

在審

• 申請號: 201310714156.1
• 申請日: 2013-12-23
• 公開（公告）號: CN104726069A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: 錢新明;陳威;呂旭
• 申請（專利權）人: 錢新明;陳威;呂旭
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明屬于相變材料領域，特別提供一種新型相變材料組合物。

背景技術

隨著全球溫室氣體排放問題日益嚴重，生態系統環境也隨之惡化，節能減排已成為全球議題。世界各國相繼出臺節能減排的相關政策和工作方案，尋求更加綠色節能環保的照明方式，低能耗LED光源繼而受到極高的重視。LED(Light?Emitting?Diode)是一種半導體全固態發光器件，屬于注入型發光器件，其優越性在于擁有壽命長、體積小、節能、安全等特點。目前，單個LED器件的功率已經從最初的毫瓦級躍至現在的數十瓦級。據測試，單個LED器件的電光轉換效率僅為10％～30％，其余約70％～90％的電能則轉化為熱能。當多個LED密集排列組成照明系統時，電能轉換為熱能更加嚴乖。因此，解決大功率LED的散熱問題也已成為其廣泛應用的先決條件。

針對大功率LED照明系統等發熱源的系統散熱問題，常采用主動及被動散熱方式，而許多工作場合由于不能有機械振動與機械噪音、功率較小且要求散熱成本低、尺寸或結構等原因不便安裝風扇基體等情況。因此，在各類LED散熱器的空腔中注入相變材料，利用相變材料的相變潛熱來進行熱能的儲存或釋放，快速的將熱源處的熱量吸收儲存，住通過散熱器將儲存的熱量散失到環境中，以此來提高整個系統的散熱性能。此外，相變材料在相變時還具有溫度近似恒定的特性，可以達到控制溫度的目的，使整個散熱系統的溫度比較均衡穩定，防止發生溫度快速變化或波動，對LED光源造成損害。

相變材料主要包括無機PCM、有機PCM和復合PCM三類。其中，無機類PCM主要有結晶水合鹽類、熔融鹽類、金屬或合金類等；有機類PCM主要包括石蠟、醋酸和其他有機物；復合PCM主要是有機和無機共融相變材料的混合物。在這些相變材料中，相變溫度在20～80℃之間的相變材料在吸熱、儲熱方面有很好的用途，但是其大多成本較高、傳熱或導熱性能差，使得其在散熱領域的推廣應用存在一定的困難。生產一種相變潛熱大、導熱率高、生產工藝簡單、性能較穩定的相變材料有重要的意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種導熱率高，儲熱和傳熱效果更好的新型相變材料組合物。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種新型相變材料組合物，其特征在于：包括相變材料主成分、添加物，以相變材料的總重量100％計，

相變材料豐成分70％～90％

添加物10％～30％

所述添加物的組成成分為碳納米管、石墨烯、氣相二氧化硅和顆粒物。

其中所述的新型相變材料給合物，其特征在于：所述的相變材料主成分是指石蠟、微晶體蠟、液體石蠟、聚乙烯蠟(ACPE)、半精煉石蠟、聚乙二醇6000等相變材料中的一種或其組合物。

其中所述的新型相變材料組合物，其特征在于：所述的相變材料主成分的凝固點在20～80℃。

其中所述的新型相變材料組合物，其特征在于：以所述添加物的總重量100％計，所述的添加物中各成分的質量比為：

氣相二氧化硅??5％～10％

碳納米管??2％～5％

石墨烯??30％～60％

顆粒物??30％～60％

其中所述的新型相變材料組合物，其特征在于：所述的碳納米管的純度≥95wt％，灰分≤0.2wt％，比表面積約為40～300m²／g。

其中所述的新型相變材料組合物，其特征在于：所述的顆粒物是指氮化鋁(AlN)、氧化鋁(Al₂O₃)、氧化鋅(ZnO)、銅粉(Cu)等金屬或金屬氧化物的一種或其組合。

其中所述的新型相變材料組合物，其特征在于：所述的顆粒物的粒徑在0.1～100um之間。

其中所述的新型相變材料組合物，其特征在于：所述的新型相變材料還包括仟選的穩定劑、流平劑、著色劑、觸變劑等其他添加成分。

與現有技術相比，本發明所述新型相變材料的有益效果是：

(1)作為添加物之一的單層石墨烯的導熱率為3080-5150W／(M·K)，多層有墨烯的導熱率一般也在1500W／(M·K)以上，遠高于相變材料本身的導熱率。石墨烯的加入使得系統整體的導熱系數有了較大的提高。

(2)碳納米管的加入有利于其在相變材料中的分散，并可由此在相變材料中形成一個有效的導熱網絡，提高相變材料熱性能。

(3)選用金屬或金屬氧化物顆粒作為無機顆粒，增大了材料的比表面積，顯著地提高熱端初始溫度的吸收速率和相變材料的導熱率，趄到快速吸熱、傳熱的功效。